Wie sieht eine optimale Qualitätskontrolle bei O-Ringen aus?

#1 Qualitätskontrolle von O-Ringen

Anwender legen immer mehr Wert auf die sorgfältige Auslegung von O-Ring-Abdichtungen. Sie prüfen die Betriebsbedingungen und wählen einen geeigneten O-Ring-Werkstoff in den richtigen Abmessungen aus. Daraus ergeben sich die Nutausführung und weitere konstruktive Details. Geschultes Personal setzt die empfohlenen Montagehilfsmittel ein und bringt den O-Ring beschädigungsfrei ein.

Damit sind alle Vorkehrungen für eine zuverlässige Dichtung getroffen? Nicht ganz, denn oft bleibt die Qualität der O-Ringe als große Unbekannte. Globale Beschaffungsmärkte und der erhebliche Einfluss der Rezepturen und Produktionsprozesse auf die Leistungsfähigkeit von Dichtungselementen sorgen für Unsicherheit. In diesem Beitrag zeigen wir, warum Endkunden unbedingt auf Lieferketten mit gesicherten Qualitätsstandards setzen sollten. Außerdem skizzieren wir eine praxisgerechte Qualitätssicherung für Dichtungselemente.

#2 Geprüfte Qualität macht Risiken beherrschbar

Niedrige Preise und wenige objektive technische Differenzierungsmerkmale: Aus dieser Perspektive blicken viele Endanwender auf den Beschaffungsmarkt für Dichtungselemente. Dementsprechend führend ist der Preis bei der Einkaufsentscheidung.

Ein zu geringer Fokus auf die Qualität birgt seine Risiken: Denn wenn O-Ringe im Betrieb einmal versagen, dann kann das erhebliche Folgen haben. Beispielsweise können ganze Produktchargen kontaminiert werden, was zu deren Entsorgung führt. Genauso können an der Dichtstelle gefährliche oder umweltschädliche Medien austreten. Zu diesem kaum kalkulierbaren Risiko kommen mögliche Folgeschäden an Maschinen und Anlagen.

Dass die Haltbarkeit der O-Ringe ein kritischer Faktor ist, zeigt ein Blick auf einige Anwendungsbereiche:

  • Hydraulik
  • Pneumatik
  • Schiffbau
  • Heizungstechnik
  • Petrochemie
  • Lebensmittelindustrie
  • Pharmaindustrie
  • Automobilindustrie
  • Allgemeiner Maschinen- und Anlagenbau

Zuverlässige Abdichtungen mit O-Ringen basieren auf sorgfältiger Auswahl von Werkstoff und Dimensionierung. Dazu kommt die beschädigungsfreie Montage. Doch diese Schritte erreichen ihre volle Wirksamkeit nur, wenn die O-Ringe selbst den spezifizierten Qualitätsanforderungen genügen.

Im Umkehrschluss bildet eine stabile Produktqualität die Basis für zuverlässige und wirtschaftliche Dichtungen. Was es braucht, sind gesicherte Lieferketten mit einem integrierten Qualitätsmanagement. Sie stellen sicher, dass nur O-Ringe zum Einsatz kommen, die der Aufgabe auch gewachsen sind. Doch welche Eigenschaften sind entscheidend für die die Dichtwirkung eines O-Rings? Diese Frage beschäftigt uns im nächsten Abschnitt.

#3 Qualitätsbestimmende Eigenschaften von O-Ringen

Die Dichtwirkung eines O-Rings ergibt sich vor allem aus der gleichmäßigen Verpressung des runden Querschnitts zwischen den Dichtflächen. Daraus lassen sich bereits einige Anforderungen an die Maßhaltigkeit und Oberflächenbeschaffenheit ableiten. Für eine angemessene Dauerhaltbarkeit muss der O-Ring außerdem ein hohes Rückstellvermögen und eine ausreichende Härte mitbringen. So kann er Veränderungen im Dichtspalt überbrücken und Druckspitzen standhalten. Die letzte Kategorie: Die gewählte O-Ring-Rezeptur sollte die Erwartungen an die Beständigkeit gegenüber der Alterung an Luft und gegenüber dem chemischen Angriff verschiedenster Kontaktmedien entsprechen.

Aufgabe der Qualitätssicherung ist es, die Abweichungen der fertigen O-Ringe vom definierten Sollzustand zu minimieren. Die Qualitätskontrolle richtet sich entsprechend gleichermaßen auf die Aufdeckung verarbeitungsbedingter und rezepturbedingter Mängel aus.

#4 Relevante technische Merkmale

Die allgemein gängigen Normen für O-Ringe lassen erkennen, welche Eigenschaften besonders wichtig für die Funktion sind. So gibt DIN ISO 3601-1 beispielsweise Sollmaße und zulässige Toleranzen für den Innendurchmesser und den Querschnitt von O-Ringen vor. Als großer Erfolg gilt daneben die Norm DIN ISO 3601-5 in der Ausgabe von 2015. Denn sie definiert erstmalig international gültige Materialeigenschaften für Elastomerdichtungen. Die Sollwerte sind an Prüfkörpern und am Fertigerzeugnis spezifiziert. 

Das ist neu, denn bisher beziehen sich Datenblattangaben vor allem auf Ergebnisse an Prüfplatten. Bedingt durch die Messverfahren können dabei jedoch zum Teil deutliche Abweichungen zu den Eigenschaften von Fertigerzeugnissen bestehen.

Daneben gibt es viele weitere Richtlinien für spezifische Anwendungsbereiche von O-Ringen. DIN EN 681 bezieht sich etwa auf die Verwendung von vulkanisierten Kautschuken für die Abdichtung von Systemen zur Wasserversorgung. Diese Norm steht nur stellvertretend für viele Einsatzfelder mit besonderen Anforderungen an die Eigenschaften von O-Ringen. Insgesamt lassen sich die Anforderungen in diese Kategorien einteilen:

  • Auswahl bestimmter Basiselastomere
  • Chemische Beständigkeit
  • Mechanische Eigenschaften

Qualitätsprüfungen stellen sicher, dass die fertigen O-Ringe die jeweils gültigen Anforderungen erfüllen.

#5 Praxisbeispiele für Qualitätsprobleme

Mit der Wahl eines Basispolymers sind die wesentlichen Eigenschaften für einen Dichtungswerkstoff vorgegeben. Denn jeder Kautschuk bringt sein individuelles Profil in Sachen Temperaturbereich, Medienverträglichkeit und mechanischen Eigenschaften mit. Dennoch nicht zu vernachlässigen: Je nach Rezeptur und Verarbeitung kann sich dieses Profil im fertigen O-Ring unterschiedlich ausprägen. Wie sich die Faktoren auf die Haltbarkeit auswirken können, zeigen die Beispiele.

  • Vernetzungsgrad: Bei schwefelvernetzten Werkstoffen können Schwankungen in der Vulkanisation durch eine thermische Nachbehandlung ausgeglichen werden. Bei einigen NBR-, HNBR- oder EPDM-Compounds geht dies jedoch kaum. Fluktuationen im Vulkanisationsprozess wirken sich hier direkter auf das Enderzeugnis aus. Eine Untervernetzung resultiert sich im fehlenden elastischen Rückstellverhalten der Dichtung.
  • Volumenschwund: NBR-O-Ringe mit Härten im Bereich um 70 Shore A können bis zu 20 Prozent Weichmachergehalt aufweisen. Im Einsatz lösen Medien den Weichmacher aus dem Dichtungswerkstoff heraus. Das Ergebnis ist eine sinkende Verpressung.

Härteschwankungen: Vor allem bei O-Ring-Werkstoffen auf Basis von VMQ stellen Prüflabore Schwankungen bei der Härte fest. Sie ergeben sich oft aus Nachbearbeitungsschritten. Die Härte beeinflusst, wie gut sich der O-Ring an die metallischen Dichtungsflächen anpasst. Zu weiche O-Ringe sind unter Druck anfällig für die Spaltextrusion.

#6 Praxisgerechte Qualitätssicherung für O-Ringe

Die Absicherung der Qualität von Dichtungselementen ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Sie unterteilt sich in die meist einmalige Überprüfung der Werkstoffrezeptur. Sie ist besonders umfangreich und liegt beim Hersteller. Darauf folgen serienbegleitende Prüfungen, die gleichbleibende Produkteigenschaften sicherstellen sollen. Das bezieht sich vor allem auf die Zusammensetzung und die Maßtoleranzen der O-Ringe.

#7 Laborprüfungen bei Hersteller und Händler

Die technischen Möglichkeiten für die Vermessung von O-Ringen und die Prüfung der Werkstoffzusammensetzung haben sich deutlich weiterentwickelt. Sie lassen heute eine deutlich effizientere Qualitätskontrolle zu. Das bezieht sich auf alle relevanten Eigenschaftsfelder:

  • Abmessungen
  • Oberflächenbeschaffenheit
  • Langzeitverhalten
  • Werkstoffeigenschaften

Besonders im Bereich der Werkstückdimensionen gibt es große Fortschritte. Berührungslose Systeme vermeiden eine Verformung des O-Rings und führen so zu deutlich besseren Ergebnissen. Optische Messtechnik ist nur ein Beispiel. Die Tabelle zeigt, dass gängige Laborverfahren ein breites Spektrum an hochwertigem Equipment erfordern:

Verfahren/ Messmittel

Anwendungsbereich

Optische Messmaschine

Durchmesser, Schnurstärke

Digital-Mikroskop

Oberflächenabweichungen

Druckspannungsrelaxationsprüfung

Werkstoffverhalten unter Temperatureinfluss

Thermogravimetrische Analyse

Beschreibung der Werkstoffzusammensetzung


Doch mit dem Equipment allein ist es nicht getan. Zuverlässige Ergebnisse sind ohne das notwendige Knowhow beim Anwender kaum möglich. NH Dichtungsservice arbeitet daher mit einem ausgewiesenen Spezialisten zusammen: Das O-Ring Prüflabor Richter nutzt modernste Verfahren, um die Qualität der Produkte sicherzustellen. Hier werden neue Werkstoffe umfassend für den Serieneinsatz qualifiziert. Daneben übernimmt das Labor laufende Prüfungen, um die Serienqualität sicherzustellen. Mit diesem kompetenten Partner tut NH Dichtungsservice alles dafür, dass ausschließlich einwandfreie Qualität bei den Endkunden ankommt.

#8 Identitätsprüfungen beim Abnehmer

Die Abnehmer von O-Ringen führen in der Regel eine vereinfachte Identitätsprüfung im Wareneingang durch. Sie besteht meist aus diesen Komponenten:

  • Dichteprüfung
  • Härteprüfung
  • Druckverformungsrest

Ziel ist hier vor allem, eine Verwechslung von Werkstoffen in der vorgelagerten Prozesskette auszuschließen. Daneben wenden einige Betriebe auch Zugversuche oder Quellversuche an. Die mechanischen Prüfungen können zudem starke verarbeitungsbedingte Abweichungen zwischen verschiedenen Chargen aufdecken. Dazu kommen Prüfungen der Maßtoleranzen und der Oberflächenbeschaffenheit.

#9 Fazit: Integrierte Qualitätssicherung in der Wertschöpfungskette

Endanwender können sich wirksam gegen die Risiken qualitativ unzureichender O-Ringe schützen. Dazu sollten sie vor allem auf transparente Lieferketten und zuverlässige Partner setzen. Hersteller und Lieferanten von O-Ringen für den gewerblichen Einsatz führen umfangreiche Qualitätsprüfungen durch, um einen hohen Standard zu halten. Damit nehmen sie ihren Kunden nicht nur das Risiko ab, sondern sparen auch Kosten. Denn je stärker Kunden auf die Qualität der gelieferten O-Ringe vertrauen können, desto geringer fällt der Aufwand für interne Prüfungen aus. Zuverlässige Partner vorausgesetzt, bringt ein schlanker Prozess im Wareneingang ausreichende Sicherheit. Wer bei der Beschaffungsentscheidung verstärkt Qualitätskriterien miteinbezieht, der kann insgesamt geringere Kosten realisieren.

Luke Williams
Luke Williams

AUTOR DER DICHTUNGSAKADEMIE

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